發(fā)布時(shí)間：2020-05-06 13:37

【摘要】：針對(duì)低功耗有損網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量負(fù)載分配及傳輸效率優(yōu)化問題,提出一種基于最小鏈路成本優(yōu)化排名的低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。采用基于排名規(guī)則的改進(jìn)多路徑RPL算法,通過引入一個(gè)目的地為導(dǎo)向的有向無環(huán)圖,使每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有多條到達(dá)匯聚點(diǎn)的路徑,根據(jù)鏈路的成本排名選擇跳數(shù)更少和輸出流量速率更大的鏈路;構(gòu)造k-連通性的路由圖表,根據(jù)能量消耗情況選擇節(jié)點(diǎn)父代,通過啟發(fā)式負(fù)載分配方法最小化路由總傳輸成本,根據(jù)節(jié)點(diǎn)的輸出流量速率分配負(fù)載,實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的同時(shí)提高路由的傳輸效率。仿真結(jié)果表明,相比主動(dòng)與低功耗的有損網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)式路由算法和低功耗有損網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量感知路由協(xié)議,該算法數(shù)據(jù)投遞成功率提高了15%以上,平均網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高了30%以上。
【圖文】：

的ＴＸ能量消耗２０ｍＪ／ｐｋｔ１０ｍ的ＲＸ能量消耗１０ｍＪ／ｐｋｔＭａｃ層ＩＥＥＥ８０２．１５．４Ｐｈｙ層Ｕｎ－ｓｌｏｔｔｅｄＣＳＭＡＣＡ通信模型Ｕｎｉｔｄｉｓｋ流量分布函數(shù)泊松分布分組數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率１～１０ｐｋｔ／ｍｉｎ本文在實(shí)驗(yàn)中與文獻(xiàn)［１０］中提出的一種主動(dòng)與低功耗的有損網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)式路由算法，以及文獻(xiàn)［１１］中提出的一種針對(duì)低功耗和有損網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量感知路由協(xié)議進(jìn)行對(duì)比分析。在仿真過程中各算法所采用的仿真軟件及環(huán)境配置參數(shù)一致。圖１顯示了隨著節(jié)點(diǎn)輸出流量速率變化下的數(shù)據(jù)包投遞成功率，節(jié)點(diǎn)輸出流量速率越大，節(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)的負(fù)擔(dān)越大，會(huì)影響數(shù)據(jù)包的投遞成功率。從圖中可以看出，各算法隨著節(jié)點(diǎn)輸出流量速率的增大，數(shù)據(jù)包投遞成功率慢慢降低，但降低速度會(huì)逐漸變緩，這是由于流量速率的增大使得單位時(shí)間內(nèi)鏈路的數(shù)據(jù)負(fù)載增大，而帶寬有限使得數(shù)據(jù)包碰撞概率提升，造成數(shù)據(jù)包成功到達(dá)目地節(jié)點(diǎn)的概率降低。如果算法所選擇的路由無法處理好流量數(shù)據(jù)的負(fù)載分配問題，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)擁塞和丟失，據(jù)包投遞成功率降低。如圖１所示，在輸出流量速率變化的過程中，文獻(xiàn)［１０，１１］提出的算法的數(shù)據(jù)投遞率都處于４０％以上，而本文提出的算法更高，處于６５％上方，可以看出，本文提出的方法具有更高的數(shù)據(jù)包投遞成功率。由于本文算法根據(jù)鏈路的成本排名來選擇跳數(shù)更少和輸出流量速率越大的鏈路，在數(shù)據(jù)流量較大時(shí)仍能有效解決數(shù)據(jù)傳輸問題。而文獻(xiàn)［１０］雖然采用了一種結(jié)合分布式集中管理的方式來優(yōu)化路由的流量負(fù)載，但只是把流量負(fù)載更加均衡地分配給每個(gè)節(jié)點(diǎn)，并沒根據(jù)節(jié)點(diǎn)此時(shí)的流量速率進(jìn)行分配，因此流量速率小

第３８卷第２期劉文杰，程聰，柴旭清，等：基于最小鏈路成本優(yōu)化排名的低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議節(jié)點(diǎn)流量速率更大的鏈路，從而提升數(shù)據(jù)傳輸效率，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，，而另外兩種對(duì)比算法缺少流量速率變化下的鏈路選擇機(jī)制。圖中的數(shù)據(jù)顯示，本文提出的方法的平均網(wǎng)絡(luò)吞吐量分別為文獻(xiàn)［１０，１１］提出的算法的平均網(wǎng)絡(luò)吞吐量的１４３．８２％和１３２．９７％，因此從對(duì)比上可以看出，本文提出的方法在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量上表現(xiàn)出了更好的效果。圖２網(wǎng)絡(luò)吞吐量圖３數(shù)據(jù)包碰撞率圖３顯示了數(shù)據(jù)包碰撞率伴隨節(jié)點(diǎn)輸出流量速率而增大。數(shù)據(jù)包的碰撞率與節(jié)點(diǎn)負(fù)載的均衡程度有關(guān)，由于節(jié)點(diǎn)的負(fù)載能力有限，當(dāng)更多的數(shù)據(jù)流量分配給負(fù)載能力較小的節(jié)點(diǎn)，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包碰撞概率增大。節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡性能更好，可以有效減小數(shù)據(jù)包的碰撞率，提高數(shù)據(jù)包的傳輸成功率，縮短任務(wù)完工時(shí)間。從圖中可以看出，流量速率越大數(shù)據(jù)包碰撞的概率就越大。為了達(dá)到更好的負(fù)載平衡，在改進(jìn)的多路徑ＲＰＬ算法上，本文還提出了一個(gè)ｋ－連通性的路由圖表，提高節(jié)點(diǎn)連通率，并提出啟發(fā)式負(fù)載分配方法，優(yōu)先利用了最小化成本代價(jià)的節(jié)點(diǎn)鏈路，同時(shí)根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量速率來分配負(fù)載。從圖中可以看出，兩種對(duì)比算法的碰撞率最高達(dá)到了８％以上，而本文算法的碰撞率低于７％。文獻(xiàn)［１０，１１］在節(jié)點(diǎn)輸出流量速率增大時(shí)由于所采取的路由方法只是為鏈路上的節(jié)點(diǎn)均衡流量負(fù)載，但是只采取均衡流量的方法對(duì)于提升鏈路傳輸效率來說效果有限，因此數(shù)據(jù)包擁塞碰撞現(xiàn)象無法得到較好的優(yōu)化。４結(jié)束語本文針對(duì)低功耗和有損網(wǎng)絡(luò)提出了一種基于鏈路成本排名機(jī)制的低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，該協(xié)議基于ＲＰＬ協(xié)議的優(yōu)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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2 趙夙;喬甜甜;朱曉榮;;低功耗有損網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)緩存空間模型分析[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年01期

3 楊柏林;章志勇;王勛;潘志庚;;面向移動(dòng)有損網(wǎng)絡(luò)的基于預(yù)測(cè)重構(gòu)模型傳輸機(jī)制[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2010年01期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 劉文杰;程聰;柴旭清;楊新鋒;;基于最小鏈路成本優(yōu)化排名的低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2017年02期

2 楊柏林;王會(huì)琴;謝斌波;江照意;王勛;;基于虛擬分割與自適應(yīng)圖著色的三維模型分組方法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 楊柏林;潘志庚;;漸進(jìn)三維網(wǎng)格在非可靠網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)挠行Х纸M機(jī)制[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2007年11期

本文編號(hào)：2651349